Euclid ha fotografato 60 milioni di stelle nel cuore della Via Lattea per cercare nuovi esopianeti

Denominata Euclid Galactic Bulge Survey, è un'indagine astronomica finalizzata a mappare con precisione il bulge (il rigonfiamento centrale) della Via Lattea e scovare fenomeni di lente gravitazionale prodotti dalla deviazione della luce, prevalentemente da parte di stelle e buchi neri. Anche se la missione principale del telescopio Euclid è studiare la distribuzione di materia oscura negli ammassi di galassie, gli astronomi hanno sfruttato i suoi potenti strumenti ottici per una sessione speciale di circa 26 ore che ha avuto come obiettivo il centro della Via Lattea.

In verità le osservazioni vere e proprie sono state effettuate tra il 23 e il 24 marzo 2025, ma i dati sono stati resi pubblici ufficialmente pochi giorni fa per garantire l’esclusiva sui dati scientifici al consorzio scientifico che ha progettato la missione. Euclid ha catturato la luce di milioni di stelle in un mosaico di 9 lunghi scatti fotografici (ogni foto ha un campo visivo un po’ più grande della dimensione della Luna piena). Il centro galattico, chiamato bulge in gergo astronomico, è la regione della galassia con la più alta densità di stelle: la densità stellare media può raggiungere circa 1 milione di volte quella delle regioni dove è situato il Sole.

Questa zona della galassia è così densamente affollata di stelle che gli ipotetici abitanti di un pianeta orbitante attorno a una stella situata nel bulge galattico vedrebbero il cielo notturno illuminato da miliardi di stelle, rendendo la notte praticamente luminosa quanto il giorno. Questa estrema densità di stelle rende però il centro galattico una delle regioni più interessanti dove cercare esopianeti, buchi neri e mappare la materia oscura tramite una tecnica astronomica chiamata microlensing gravitazionale. E proprio per questo motivo è entrato in gioco Euclid.

Cos’è il microlensing gravitazionale e come funziona

Il telescopio Euclid è stato progettato per studiare la materia oscura sfruttando l'effetto di lente gravitazionale, un fenomeno predetto dalla relatività generale di Einstein. Per esempio lo si osserva quando un oggetto molto massivo, compatto e invisibile (come per esempio un buco nero) passa davanti a una stella luminosa sullo sfondo. La massa del buco nero, distorcendo la matrice dello spazio tempo, deflette e concentra i raggi di luce della stella sullo sfondo verso i nostri telescopi, cambiandone la curva di luce osservata.

Questo fenomeno è ben documentato nell’osservazione degli ammassi galattici. La luce emessa da galassie distanti miliardi di anni luce viene riflessa dagli aloni di materia oscura, presenti negli ammassi stessi, che si interpongono lungo la linea visuale, formando le lenti e gli archi ben noti agli astronomi e cosmologi. Il microlensing (ovvero microlente) è lo stesso fenomeno osservato a scale però più piccole, cioè quelle stellari.

La ricerca di nuovi esopianeti

Per individuare i pianeti extrasolari con il metodo del microlensing gravitazionale, è necessario però osservare aree di cielo estremamente dense di stelle per massimizzare la probabilità di osservare questo fenomeno. Quando una stella in primo piano passa davanti a una stella sullo sfondo, la gravità della prima agisce come una lente, amplificando la luce di quella più distante.

Se la stella in primo piano ha un pianeta, questo genera una piccolissima e ulteriore variazione luminosa, permettendo agli astronomi di confermare la sua presenza. Più stelle ci sono sul campo visivo del telescopio, più è probabile di osservare queste occultazioni gravitazionali stellari.

Grazie all’enorme campo visivo ad alta risoluzione dei sensori ottici di Euclid, è possibile però trovare non solo eventi isolati di microlensing, ma catturarne migliaia contemporaneamente. In questo modo è possibile osservare eventi di lente gravitazionale generati anche da oggetti invisibili come i buchi neri o poco luminosi come le stelle nane brune. Mappando la posizione di dove avvengono gli eventi di microlensing rispetto al centro galattico, gli astronomi possono ricostruire la geometria dell’alone di materia oscura  che avvolge la Via Lattea, determinando così la sua concentrazione e distribuzione.

Nella foto del bulge galattico effettuata dal telescopio Euclid non sono stati scoperti direttamente nuovi esopianeti. Se ne è individuata però con maggiore precisione la posizione di 51 sistemi planetari già noti. Il microlensing gravitazionale richiede infatti molto tempo di osservazioni astronomiche: si deve osservare la stessa stella ripetutamente per giorni, settimane o mesi, in modo da registrare la variazione di luce prodotta dalla sovrapposizione tra due stelle.

51 pianeti extrasolari individuati con il telescopio Euclid

I 51 sistemi planetari noti identificati nel mosaico di Euclid erano stati scoperti negli ultimi vent'anni esclusivamente da telescopi terrestri. Le osservazioni da terra, tuttavia, soffrono del limite della distorsione dell'atmosfera che crea un effetto di sfocatura, fondendo la luce di stelle adiacenti, disturbando quindi l’osservazione. Euclid però si trova in orbita nello spazio e in più ha un sensore estremamente sensibile, comparabile con quello del telescopio Hubble (anche se il campo visivo di Euclid è 270 volte più ampio).

Il telescopio è in grado così di separare la luce del sistema planetario stellare di cui si vuole osservare l’effetto di lente gravitazionale da quella delle stelle vicine. Questo permette di misurare con precisione la massa del pianeta e della sua stella, un dato che i telescopi a terra possono solo stimare con margini di errore molto grandi.

I dati raccolti da Euclid serviranno a rafforzare la collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) e la NASA. A breve infatti l’agenzia spaziale americana lancerà il telescopio Nancy Grace Roman (il lancio è previsto per fine agosto 2026), che avrà tra i suoi obiettivi primari proprio quello di scoprire e catalogare migliaia di nuovi pianeti extrasolari tramite la tecnica del microlensing. L'area fotografata da Euclid è stata selezionata per coincidere proprio con la regione che il telescopio spaziale Nancy osserverà dal 2027 per una campagna di osservazione dedicata agli esopianeti. Quando il telescopio della NASA rileverà un evento di microlensing, gli astronomi non dovranno aspettare anni per vedere le stelle separarsi di nuovo. Potranno confrontare i dati di Roman con la mappa già fatta da Euclid e ricavare direttamente gli eventi di lente gravitazionale.

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